Wyniki obliczeń

Dla każdego rozpatrywanego wariantu wykonano obliczenia stężeń jedno-godzinnych, 24-godzinnych i średniorocznych w powietrzu przy powierzchni terenu i porównano je z odpowiednimi wartościami odniesienia lub poziomami dopuszczalnymi [16, 17]. W analizie przestrzennej zmienności stężeń ograni-czono się do obszaru o wymiarach 66 km (z zespołem emitorów położonych w środku), w którym koncentruje się najbardziej niekorzystne oddziaływanie analizowanych budynków na jakość powietrza.

Ocena efektów termomodernizacji...2. Ograniczenie wpływu… 205

4.1. Maksymalne wartości stężeń dla poszczególnych wariantów

W tabelach 4-6 zamieszczono zbiorcze zestawienie najwyższych wartości ze stężeń maksymalnych jednogodzinnych (S1_max), średniodobowych (Sd_max) i średniorocznych (Sa_max) w powietrzu otrzymanych w przyjętej siatce oblicze-niowej dla poszczególnych substancji zanieczyszczających i wariantów.

Tabela 4. Zestawienie najwyższych wartości ze stężeń maksymalnych jednogodzinnych w powie-trzu w przyjętym obszarze obliczeniowym dla analizowanych wariantów

Table 4. Comparison of the highest of one-hour maximum concentrations in the air in the assumed calculation area for individual variants

Substancja Jednostka

Najwyższe ze stężeń maksymalnych 1-godzinnych (S_{1_max})

* dopuszczalna częstość przekroczeń – 0,274 % czasu w roku (24 godziny)

** dopuszczalna częstość przekroczeń – 0,2 % czasu w roku (18 godzin)

Tabela 5. Zestawienie maksymalnych wartości ze stężeń średniodobowych w powietrzu w przyję-tym obszarze obliczeniowym dla analizowanych wariantów

Table 5. Comparison of the maximum values of 24-hour concentrations in the air in the assumed calculation area for individual variants

Substancja Jednostka

* dopuszczalna częstość przekroczeń – 3 razy (3 dni)

** dopuszczalna częstość przekroczeń – 35 razy (35 dni)

Jak wynika z przedstawionych w tabelach 4-6 wyników obliczeń, w przy-padku wariantu W0 (stan początkowy, charakteryzujący się najgorszymi parame-trami cieplnymi) maksymalne wartości stężeń niektórych substancji w powietrzu powodowanych emisją z analizowanego zespołu budynków jednorodzinnych są

wyższe od odpowiednich wartości odniesienia lub poziomów dopuszczalnych w powietrzu. Szczególnie wysokie stężenia dla tego wariantu (w stosunku do poziomów dopuszczalnych lub wartości odniesienia w powietrzu) otrzymano w przypadku najwyższych ze stężeń maksymalnych jednogodzinnych SO2

(ok. 179 % poziomu dopuszczalnego jednogodzinnego) i B(a)P (ponad 13-krotne przekroczenie wartości odniesienia uśrednionej dla okresu 1 godziny), maksymalnych stężeń średniodobowych PM10 (ok. 119 % poziomu dopuszczal-nego 24-godzindopuszczal-nego) oraz maksymalnych stężeń średniorocznych B(a)P (ok. 447 % poziomu dopuszczalnego średniorocznego).

Tabela 6. Zestawienie maksymalnych wartości ze stężeń średniorocznych w powietrzu w przyję-tym obszarze obliczeniowym dla analizowanych wariantów

Table 6. Comparison of the maximum values of annual average concentrations in the air in the assumed calculation area for individual variants

Substancja Jednostka

Obniżenie emisji ww. substancji zanieczyszczających w wyniku przepro-wadzenia prac termomodernizacyjnych skutkuje istotnym obniżeniem ich stężeń w powietrzu, najczęściej poniżej poziomów dopuszczalnych lub wartości odnie-sienia. Wyjątek stanowi B(a)P, w przypadku którego realizacja nawet całego zakresu prac termomodernizacyjnych (wariantu W4) nie gwarantuje dotrzymy-wania standardów jakości powietrza w całym obszarze obliczeniowym. Przykła-dowo dopuszczane stężenia średnioroczne B(a)P w strefie maksymalnych warto-ści stężeń nadal są przekraczane prawe 2 razy. Zejwarto-ście do poziomu dopuszczal-nego 1 ng/m³ wymagałoby zatem ograniczenia liczby budynków jednorodzin-nych opalajednorodzin-nych węglem pozostających w zwartej zabudowie do ok. 30 lub zmiany stosowanego paliwa. W przypadku spalania węgla kamiennego, biomasy i gazu ziemnego w kotle małej mocy średnie wskaźniki emisji B(a)P wynoszą odpowiednio: 230, 121 i 0,00056 mg/GJ [5]. Tak więc prawie dwukrotne zmniejszenie emisji i imisji tej substancji możliwe jest w przypadku zastąpienia węgla biomasą. Z kolei wymiana kotła węglowego na kocioł gazowy praktycz-nie eliminuje ten problem praktycz-niemal całkowicie.

Maksymalne stężenia NO2 i CO w powietrzu powodowane emisją z anali-zowanego zespołu budynków dla wszystkich wariantów uzyskano na poziomie

Ocena efektów termomodernizacji...2. Ograniczenie wpływu… 207 już znacznie mniejszym od odpowiednich poziomów dopuszczalnych lub warto-ści odniesienia, przy czym w przypadku najwyższych ze stężeń maksymalnych jednogodzinnych są to stężenia rzędu 14-38 % poziomu dopuszczalnego (doty-czy NO2) lub 4-11 % wartości odniesienia uśrednionej dla okresu 1 godziny (do-tyczy CO).

Z kolei w przypadku PCDD/F otrzymane maksymalne stężenia jednogo-dzinne, średniodobowe i średnioroczne w powietrzu wydają się być dosyć wy-sokie, zwłaszcza dla stanu początkowego (wariant W0). Monitoring PCDD/F w powietrzu nie jest rutynowo prowadzony w krajach UE, nie jest także okre-ślony poziom dopuszczalnych dla tych substancji w powietrzu (ani w odniesie-niu do sumy najbardziej toksycznych przedstawicieli tych związków, ani w prze-liczeniu na współczynnik toksyczności równoważnej I-TEQ). Jak wynika jednak z pomiarów prowadzonych okresowo, średnie stężenia tych substancji w powie-trzu w bardziej zanieczyszczonych miastach europejskich mogą osiągać poziom ok. 100-1800 fgTEQ/m³, w mniej zanieczyszczonych miastach i na terenach wiejskich mogą utrzymywać się w zakresie 20-100 fgTEQ/m³, a z dala od tere-nów zamieszkałych – występować na poziomie 2-6 fgTEQ/m³ [12]. Uzyskane wyniki modelowania dyspersji PCDD/Fw powietrzu atmosferycznym wskazują na możliwy istotny udział budynków jednorodzinnych opalanych węglem ka-miennych w kształtowaniu jakości powietrza w zakresie tych substancji na tere-nach miejskich i wiejskich.

4.2. Stopień redukcji stężeń dla poszczególnych wariantów

Na rys. 4 przedstawiono stopień redukcji maksymalnych i średnich wartości stężeń w powietrzu otrzymany dla poszczególnych wariantów prac termomoder-nizacyjnych w stosunku do wariantu W0. Najsłabsze efekty (redukcja na pozio-mie ok 2,5-3,1%) otrzymano w przypadku wymiany okien (wariant W1). Znacz-nie lepsze rezultaty (redukcja stężeń na poziomie ok. 21,1-31,7%) uzyskano dla wariantów związanych z dociepleniem ścian zewnętrznych (wariant W2) lub stropodachu (wariant W3). Realizacja wszystkich tych prac w połączeniu z wymianą kotła przyniosło z kolei efekt redukcji stężeń w powietrzu na pozio-mie ok. 58,1-65,5%.

Nieco wyższy efekt redukcji zaobserwowano w przypadku stężeń maksy-malnych jednogodzinnych i średniodobowych, a nieco mniejszy w przypadku stężeń średniorocznych. Generalnie jednak zmiany stężeń w powietrzu otrzyma-no na analogicznym poziomie jak zmiany zapotrzebowania na energię i emisji zanieczyszczeń do powietrza w poszczególnych wariantach omówione szczegó-łowiej w pierwszej części artykułu [13]. Zakres tych zmian jest jednakowy dla wszystkich analizowanych substancji.

Rys. 4. Wielkość redukcji najwyższych wartości stężeń maksymalnych jednogodzinnych (S1_max), średniodobowych (S_{d_max}), średniorocznych (S_{a_max}) oraz średnich stężeń średniorocznych (S_{a_śr}) w powietrzu dla obszaru obliczeniowego o wymiarach 66 km

Fig. 4. The level of reduction of the maximum concentrations per one-hour (S_{1_max}), 24-hour (Sd_max) and annual average (Sa_max), as well as average values of annual average concentrations (S_{a_śr}) in the air in the assumed calculation area with dimensions of 66 km

4.3. Przestrzenne rozkłady stężeń na przykładzie PM10

Zmienność stężeń średniorocznych pyłu zawieszonego PM10 w funkcji od-ległości od rozpatrywanego zespołu budynków wzdłuż dominującego kierunku wiatru (wiatr południowo-zachodni) przedstawiono na rys. 5. Najwyższe stęże-nia średnioroczne występują w rejonie zespołu budynków (źródeł emisji), a już w odległości ok. 200 m następuje ich obniżenie o jeden rząd wielkości. Koncen-tracja wysokich stężeń w bliskim sąsiedztwie emitorów wynika z dużej częstości występowania wiatrów bardzo słabych oraz ciszy. Dodatkowym czynnikiem determinującym ten stan jest zwarta zabudowa skutecznie ograniczająca prze-pływ mas powietrza. Spadek stężeń średniorocznego o kolejny rząd wielkości występuje już w odległości ok. 1 km od emitorów.

Na rys. 6 i 7 zamieszczono z kolei przykładowe przestrzenne rozkłady stę-żeń maksymalnych jednogodzinnych i średniorocznych PM10 przy powierzchni terenu otrzymane dla fragmentu obszaru obliczeniowego o wymiarach 66 km dla wariantu W4.

3,1 29,8 31,7 62,9

3,1 29,7 31,5 65,5

2,5 21,1 21,4 58,1

2,6 22,2 22,6 58,9

0 10 20 30 40 50 60 70 80

W1 W2 W3 W4

Redukcja stężenia [%]

S1_max Sd_max Sa_max Sa_śr.

Ocena efektów termomodernizacji...2. Ograniczenie wpływu… 209

Rys. 5. Zmienność stężeń średniorocznych pyłu zawieszonego PM10 w powietrzu w funkcji odle-głości od analizowanego zespołu emitorów (wzdłuż dominującego kierunku wiatrów)

Fig. 5. Variability of annual average concentration of particulate matter PM10 in the air as a func-tion of distance from the analysed complex of emitters (along the prevailing direcfunc-tion of winds)

Jak wynika z rys. 6, podwyższone wartości stężeń jednogodzinnych (na po-ziomie ok. 20-100 % stężenia maksymalnego) koncentrują się na terenie rozpa-trywanego osiedla budynków jednorodzinnych i w jego bezpośrednim sąsiedz-twie (w odległości do ok. 500 m od granic osiedla).

W przypadku rozkładu stężeń średniorocznych (rys. 7) wartości maksymal-ne również kumulują się w obrębie źródeł emisji, co potwierdza silnie lokalny charakter wpływu niskiej emisji z sektora bytowo-komunalnego na jakość po-wietrza. W rozkładach tych zostały dodatkowo odzwierciedlone główne kierunki wiatru na rozpatrywanym terenie, wynikające z róży wiatrów zamieszczonej na rys. 3.

Podobne przestrzenne rozkłady stężeń w powietrzu uzyskano dla pozosta-łych analizowanych wariantów i zanieczyszczeń. Różnią się one tylko warto-ściami stężeń. W przypadku obliczeń wykonanych dla danego wariantu można zauważyć następujące relacje pomiędzy stężeniami głównych zanieczyszczeń powietrza: PM10/SO2 – 1:2, NO2/PM10 – 1:3,5. Relacje te można uznać za ty-powe dla rozpatrywanych źródeł emisji (węglowych kotłów domowych). Wy-stępowanie w rejonie budownictwa jednorodzinnego innych stosunków pomię-dzy ww. substancjami w powietrzu może sugerować, że na jakości powietrza na danym terenie w znacznym stopniu wpływają także inne źródła emisji lub że węgiel kamienny nie jest dominującym paliwem stosowanym w tym ob-szarze.

0,01 0,1 1 10

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Stężenie średnioroczne,mg/m3

Odległość od zespołu źródeł emisji [km]

W0 W1 W2 W3 W4